2019-2020学年高考物理 主题1 静电场 微型专题2 电场力的性质课件（必修3）

主题1静电场微型专题2电场力的性质学科素养与目标要求物理观念：1.进一步熟练掌握库仑定律、电场强度公式.2.熟练掌握两等量同种电荷和两等量异种电荷的电场线分布特点.科学思维：1.建立形象化的思维模型，体会用电场线解决问题的方便性.2.掌握解决带电体动力学问题的思路和方法，进一步建立解决电场中平衡问题和动力学问题的思维模型.NEIRONGSUOYIN内容索引达标检测检测评价达标过关微型专题练克难解疑精准高效重点探究启迪思维探究重点重点探究一、两等量点电荷周围的电场1.等量同号点电荷的电场(电场线分布如图1)：(1)两点电荷连线上，中点O处场强为零，向两侧场强逐渐增大.(2)两点电荷连线的中垂线上由中点O到无限远，场强先变大后变小.(3)关于中心点O点的对称点，场强等大反向.图12.等量异号点电荷的电场(电场线分布如图2)：(1)两点电荷连线上，沿电场线方向场强先变小再变大，中点处场强最小.(2)两点电荷连线的中垂线上电场强度方向都相同，总与中垂线垂直且指向负点电荷一侧.沿中垂线从中点到无限远处，场强一直减小，中点处场强最大.(3)关于中心点对称的点，场强等大同向.图2例1如图3所示，a、b两点处分别固定有等量异种点电荷＋Q和－Q，c是线段ab的中点，d是ac的中点，e是ab的垂直平分线上的一点，将一个正点电荷先后放在d、c、e点，它所受的电场力分别为Fd、Fc、Fe，则下列说法中正确的是A.Fd、Fc、Fe的方向都是水平向右B.Fd、Fc的方向水平向右，Fe的方向竖直向上C.Fd、Fe的方向水平向右，Fc＝0D.Fd、Fc、Fe的大小都相等√图3针对训练1两个带等量正电荷的点电荷如图4所示，O点为两电荷连线的中点，a点在连线的中垂线上，若在a点由静止释放一个电子，关于电子的运动，下列说法正确的是A.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越大，速度越来越大B.电子在从a点向O点运动的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C.电子运动到O点时，加速度为零，速度最大D.电子通过O点后，速度越来越小，加速度越来越大，一直到速度为零√图4二、电场线与带电粒子运动轨迹的综合分析1.带电粒子做曲线运动时，合力指向轨迹曲线的内侧，速度方向沿轨迹的切线方向.2.分析方法：由轨迹的弯曲情况结合电场线确定电场力的方向；由电场力和电场线的方向可判断带电粒子所带电荷的正负；由电场线的疏密程度可确定电场力的大小，再根据牛顿第二定律F＝ma可判断带电粒子加速度的大小.例2如图5所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示.则A.a一定带正电，b一定带负电B.a的速度将减小，b的速度将增大C.a的加速度将减小，b的加速度将增大D.两个粒子的动能，一个增大一个减小√图5针对训练2(2017·南京市高一期末调研)如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹，带电粒子只受电场力作用，运动过程中速度逐渐减小，下列各图是对它在b处时的运动方向与受力方向的分析，正确的是√解析带电粒子运动速度沿轨迹切线方向，受力方向与电场线在同一直线上，电场力指向轨迹弯曲的内侧，B、C错误.由于运动过程中速度逐渐减小，则电场力做负功，A正确，D错误.例3如图6所示，光滑固定斜面(足够长)倾角为37°，一带正电的小物块质量为m，电荷量为q，置于斜面上，当沿水平方向加如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在斜面上，从某时刻开始，电场强度变化为原来的，(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)求：(1)原来的电场强度大小；图612答案3mg4q三、电场中的动力学问题(2)小物块运动的加速度；答案3m/s2，方向沿斜面向下解析当场强变为原来的12时，小物块受到的合外力F合＝mgsin37°－12qEcos37°＝0.3mg，由牛顿第二定律有F合＝ma，所以a＝3m/s2，方向沿斜面向下.(3)小物块2s末的速度大小和2s内的位移大小.答案6m/s6m解析由运动学公式，知v＝at＝3×2m/s＝6m/sx＝12at2＝12×3×22m＝6m.[学科素养]此题通过带电体在电场中的受力分析及运动分析使学生能运用动力学的观点分析电场中带电体的运动，较好的锻炼了学生的思维，提高了学生的综合分析能力，体现了“科学思维”的学科素养.达标检测1.(两等量电荷的电场)(多选)如图7所示，在等量异号点电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点，B、D两点关于O点对称，则关于各点场强的关系，下列说法中正确的是A.EAEB，EB＝EDB.EAEB，EAECC.EAEBEC，EB＝EDD.可能EA＝ECEB，EB＝ED√123√图72.(电场线与运动轨迹)某电场的电场线分布如图8所示，一带电粒子仅在电场力作用下沿图中虚线所示路径运动，先后通过M点和N点.以下说法正确的是A.M、N点的场强EMENB.粒子在M、N点的加速度aMaNC.粒子在M、N点的速度vMvND.粒子带正电√123图83.(电场中的动力学问题)如图9所示，一质量为m＝1.0×10－2kg、带电荷量大小为q＝1.0×10－6C的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，假设电场足够大，静止时悬线向左与竖直方向夹角为θ＝37°.小球在运动过程中电荷量保持不变，重力加速度g取10m/s2.求：(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)电场强度E的大小；123图9答案7.5×104N/C解析细线剪断后，小球所受合力F合＝mgcos37°＝1.25mg根据牛顿第二定律，小球的加速度：a＝F合m＝1.25g＝12.5m/s2.(2)若在某时刻将细线突然剪断，求经过1s时小球的速度大小v及方向.所以1s时小球的速度大小v＝at＝12.5m/s，速度方向沿原细线方向向下，即方向与竖直方向夹角为37°斜向左下.答案12.5m/s方向与竖直方向夹角为37°斜向左下123微型专题练一、选择题考点一电场线与运动轨迹1.一带负电荷的质点，只在电场力作用下沿曲线abc从a运动到c，已知质点的速率是递减的.关于b点电场强度E的方向，图中可能正确的是(虚线是曲线在b点的切线)√解析根据从a运动到c，质点的速率是递减的，可知质点所受电场力方向与运动方向成钝角，又根据曲线运动条件，可知电场力指向轨迹弯曲的内侧，因负电荷所受电场力与场强方向相反，故图D正确.1234567891011122.(多选)如图1所示，带箭头的线表示某一电场中的电场线的分布情况.一带电粒子在电场中运动的轨迹如图中虚线所示.若不考虑其他力，则下列判断中正确的是A.若粒子是从A运动到B，则粒子带正电；若粒子是从B运动到A，则粒子带负电B.不论粒子是从A运动到B，还是从B运动到A，粒子必带负电C.若粒子是从B运动到A，则其加速度减小D.若粒子是从B运动到A，则其速度减小√123456789101112图1√3.某电场的电场线分布如图2所示，虚线为某带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，则A.粒子一定带负电B.粒子一定是从a点运动到b点C.粒子在c点的加速度一定大于在b点的加速度D.粒子在电场中c点的速度一定大于在a点的速度12345678图2√9101112考点二等量电荷的电场4.如图3为真空中两点电荷A、B形成的电场中的一簇电场线，已知该电场线关于虚线对称，O点为A、B电荷连线的中点，a、b为其连线的中垂线上对称的两点，则下列说法正确的是A.A、B可能带等量异号的正、负电荷B.A、B可能带不等量的正电荷C.a、b两点处无电场线，故其电场强度可能为零D.同一试探电荷在a、b两点处所受电场力大小相等，方向一定相反√12345678图391011125.(多选)如图4所示，在真空中等量异种点电荷形成的电场中：O是电荷连线的中点，C、D是连线的中垂线上关于O对称的两点，A、B是连线延长线上的两点，且到正、负电荷的距离均等于两电荷间距的一半.则以下结论正确的是A.B、C两点场强方向相反B.A、B两点场强相同C.C、O、D三点比较，O点场强最弱D.A、O、B三点比较，O点场强最弱图4√123456789101112√6.(多选)如图5所示，两个带等量正电荷的小球A、B(可视为点电荷)，被固定在光滑绝缘水平面上.P、N是小球A、B连线的垂直平分线上的点，且PO＝ON.现将一个电荷量很小的带负电的小球C(可视为质点)，由P点静止释放，在小球C向N点运动的过程中，关于小球C的速度－时间图象中，可能正确的是√图5123456789101112√A.＋Q在小球处产生的场强为E1＝kQL2B.＋Q在小球处产生的场强为E1＝mgtanαqC.＋q在O点产生的场强为E2＝kqL2D.＋q在O点产生的场强为E2＝mgtanαQ考点三电场中的平衡和运动7.(多选)如图6所示，金属板带电荷量为＋Q，质量为m的金属小球带电荷量为＋q，当小球静止后，悬挂小球的绝缘细线与竖直方向间的夹角为α，小球(可视为质点)与金属板中心O恰好在同一条水平线上，且距离为L.下列说法正确的是图6√√1234567891011128.(2018·巴蜀中学质检)如图7所示，在水平向左的匀强电场中，倾角α＝53°的固定光滑绝缘斜面，高为H.一个带正电的物块(可视为质点)受到的电场力是重力的倍，现将其从斜面顶端由静止释放，重力加速度为g，则物块落地时的速度大小为(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)图712345678910111243A.25gHB.2gHC.532gHD.22gH√答案kQq3l2二、非选择题9.(2018·安庆一中高二月考)如图8所示，在竖直平面内有两个点电荷，固定在同一水平直线上相距为l的A、B两点，其电荷量分别为＋Q、－Q.在AB连线的垂直平分线上固定一光滑竖直绝缘杆，在杆上C点有一个质量为m、电荷量为－q的小环(可视为点电荷)由静止释放.已知A、B、C三点连线为正三角形，重力加速度为g.求：(1)释放小环瞬间，杆对小环的作用力大小；1234567891011123图8根据动能定理有mgh＝12mv2因为h＝3lsin60°所以小环滑到D点时的速度大小v＝3gl.(2)小环滑到D点(AB连线的中点)时的速度大小.解析小环从C滑到D，电场力不做功，答案3gl12345678910111210.(2017·淮阴中学高二期中)如图9所示，一带电荷量为q＝－5×10－3C、质量为m＝0.1kg的小物块(可视为质点)放在一倾角为θ＝37°的光滑固定绝缘斜面上，当整个装置处在一水平向左的匀强电场中时，小物块恰好处于静止状态.重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1)求电场强度E的大小；12345678答案150N/C9101112图9解析由牛顿第二定律得mgsinθ－|q|E2cosθ＝ma(2)某时刻小物块的电荷量突然减少了一半，求物块沿斜面下滑距离L＝1.5m时的速度大小.答案3m/sv2＝2aL解得v＝gLsinθ，代入数据得速度大小为v＝3m/s.12345678910111211.如图10所示，有一水平向左的匀强电场，场强为E＝1.25×104N/C，一根长L＝1.5m、与水平方向的夹角θ＝37°的光滑绝缘细直杆MN固定在电场中，杆的下端M固定一个带电小球A，电荷量Q＝＋4.5×10－6C；另一带电小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q＝＋1.0×10－6C，质量m＝1.0×10－2kg.将小球B从杆的上端N静止释放，小球B开始运动.(静电力常量k＝9.0×109N·m2/C2，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)求：(1)小球B开始运动时的加速度为多大？12345678答案3.2m/s29101112图10即mgsinθ－kQqr2－qEcosθ＝0，代入数据解得：r＝0.9m.(2)小球B的速度最大时，与M端的距离r为多大？答案0.9m解析小球B速度最大时所受合力为零，1234567891011121